JP2010056469A - 熱処理装置及び熱処理方法並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基板が棚状に保持される基板保持具に対して保持アームにより基板の移載を行うときに、この保持アームと基板との接触等を防止すること。
【解決手段】前記基板保持具（ウエハボート３）が熱の影響を受けていない状態のときに、前記搬送基体５を前記ウエハボート３に対して相対的に昇降させることにより取得した正常時のリング部材３８の高さ位置と、前記熱処理前のウエハＷを前記ウエハボート３に移載する前に、前記搬送基体５を前記ウエハボート３に対して相対的に昇降させることにより取得した対応する前記リング部材３８の高さ位置との差分を求め、この差分と閾値との比較に基づいてウエハ搬送機構４により前記ウエハボート３に対してウエハＷの受け渡しを否かを判断する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板を基板保持具に棚状に保持させて所定の熱処理を行う縦型熱処理装置において、前記基板保持具に対して基板搬送手段により基板の受け渡しを行う技術に関する。

半導体製造装置の一つとして、多数の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して一括（バッチ）で熱処理を行う縦型熱処理装置がある。この縦型熱処理装置は、例えば図１１に示すように、複数枚のウエハを収納した図示しないキャリアが外部に対して搬入出される搬入出領域を備え、移載装置１１により、前記キャリア内のウエハを、多数枚のウエハ１が棚状に保持されるウエハボート１２に移載し、当該ウエハボート１２を図示しない熱処理炉に搬入することにより、多数枚のウエハ１に対して同時に所定の熱処理が行われるように構成されている。

前記移載装置１１は、昇降自在、略鉛直軸まわりに回転自在、略水平方向に移動自在に構成された基台１３と、この基台１３に沿って進退自在に構成された、多数枚例えば５枚のウエハ１を保持するためのフォーク１４とを備えており、例えば５枚のフォーク１４により、キャリアとウエハボート１２との間で、５枚のウエハ１を一括して搬送し、移載するようになっている。前記ウエハボート１２としては、例えば図１１、図１２に示すように、複数の支柱１５にウエハの周縁部を保持する保持部１６（図１２参照）を、上下に所定間隔を空けた状態で多数設けると共に、これら上下に隣接する保持部１６同士の間にリング部材１７を設けた構成が用いられる。

一方前記キャリアにおいても、ウエハは、上下に隣接するウエハ同士の間に所定間隔を空けた状態で、図示しない保持部にてその周縁部を保持されており、例えば図１２（ａ）に示すように、５枚のフォーク１４の夫々を、キャリアやウエハボート１２に保持されているウエハ１の下方側の空間に差込み、次いで夫々のフォーク１４を上昇させ、前記保持部からウエハ１を浮上させて各々のフォーク１４上にウエハ１を受け取り、続いてフォーク１４を退行させることによって、前記キャリアやウエハボート１２からウエハ１を受け取るようになっている。そしてこの後移載装置１１によりウエハ１が移載しようとする対象に向けて搬送される。

ところで前記ウエハボート１２では、処理のスループットを向上させるために、なるべく多数のウエハ１を搭載したいという要請があり、ウエハボート１２上のウエハの配列ピッチはより狭くなる傾向がある。特に上述のように上下に隣接するウエハ１の間にリング部材１７を介在させるタイプのウエハボート１２では、ウエハ１のピッチ間隔が１０ｍｍを切るものがあり、この狭い間隔内にウエハ１及びリング部材１７が介在するため、フォーク１４をウエハ１とリング部材１７との間に進入（退出）させるときのフォーク１４とリング部材１７との間における上下方向のクリアランスは１ｍｍを切ることになる。
一方ウエハボート１２の材質としては石英が用いられる場合が多いが、プロセス温度が例えば１０００℃を超える場合には、この熱影響を受け、ウエハボート１２の形状が変化し、前記クリアランスがティーチング時と異なってしまう場合がある。このような形状変化の要因は、熱膨張したウエハボート１２を十分に冷却する前に次の処理を開始することにより、熱変形が元の状態に戻り切れずに再び熱影響を受けること、またリング部材１７はウエハよりも大きいため熱影響を受けやすく、自重により設定位置よりも下がってしまうことなどが挙げられ、プロセス回数が増えるに連れて、そうした要因が積み重なって、形状変化の程度が大きくなっていくものと考えられる。

そして前記クリアランスがティーチング時と異なってしまうと、図１２（ｂ）に示すようにフォーク１４によりウエハ１の移載を行う際に、ウエハ１とフォーク１４とが接触しウエハ１表面に傷が形成されてしまったり、フォーク１４とリング部材１７が接触して移載作業を行うことができなくなってしまうおそれがある。

ところで特許文献１には、他数枚の被処理体を上下方向に多段に保持する基板保持具と、この基板保持具に被処理体を移載する移載機構を備えた縦型熱処理装置において、移載機構を駆動するモータにフィードバックされる位置、速度、電流の情報を監視し、該情報と予め設定された正常駆動時の情報とを比較して、異常駆動を検出したときに上記移載機構の駆動を停止する構成が記載されている。しかしながらこの技術は、移載機構の駆動に異常があったときの対処方法であり、基板保持具側に異常が発生したときについては想定されていないため、本発明の課題の解決を図ることはできない。

特開２００７−２５１０８８号公報

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の基板が棚状に保持される基板保持具に対して基板搬送手段により基板の受け渡しを行うときに、保持アームと基板との接触や、保持アームと基板保持具との接触を未然に防止することができる技術を提供することにある。

このため本発明は、搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において、
前記基板保持具に対する前記基板搬送手段の相対的な高さ位置を検出する高さ位置検出部と、
この高さ位置検出部で検出された高さ位置に基づいて制御され、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させる駆動部と、
前記基板搬送手段に設けられ、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させたときに、当該基板保持具の各段に搭載される基板、又は各基板に対いて夫々特定の関係がある特定部位を各々検出するための特定部位検出部と、
この特定部位検出部が前記特定部位を検出したときに、前記高さ位置検出部で検出された高さ位置を読み取る手段と、
前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める差分検出手段と、
この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する判断手段と、
この判断手段により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する手段とを備えたことを特徴とする。

前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行なうように構成され、前記判断手段は 前記差分を第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値と比較し、前記差分が前記第１の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第１の閾値以上第２の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第２の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断するようにしてもよい。

また前記特定部位検出部は発光部及び受光部からなり、基板保持具の各段に搭載される複数の基板の有無を検出するためのマッピングセンサを利用することができる。例えば前記基板保持具は、当該基板保持具に搭載された上下に隣接する基板同士の間にリング部材を備えており、前記特定部位は前記リング部材とすることができる。ここで前記縦型熱処理装置の運転時は、熱処理された基板を基板保持具から取り出す前のタイミングであってもよいし、熱処理された基板が基板保持具から取り出され、次に熱処理する基板を当該基板保持具に移載する前のタイミングであってもよい。

ここで前記差分検出手段は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、前記判断手段はこの差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断するものであってもよい。

また本発明の熱処理方法は、搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において行われる熱処理方法において、
前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板保持具の各段に搭載される基板又は各基板に対して夫々特定の関係がある特定部位の各々の高さ位置を正常時の高さ位置として取得する工程と、
前記縦型熱処理装置の運転時に、対応する各基板又は各特定部位の高さ位置を取得する工程と、
前記正常時の各基板又は各特定部位の高さ位置と、取得した各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める工程と、
この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて、前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する工程と、
前記工程により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する工程と、を含むことを特徴とする。
ここで前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行ない、前記基板の受け渡しを行うか否かを判断する工程は、前記差分を第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値と比較し、前記差分が前記第１の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第１の閾値以上第２の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第２の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断するようにしてもよい。

さらに前記差分を求める工程は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、前記判断する工程は、この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断するものであってもよい。
また本発明の記憶媒体は、複数の基板が棚状に保持される基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、前記縦型熱処理装置の運転時に、前記基板保持具における基板と特定の関係がある特定部位の高さ位置と、正常時における前記特定部位の高さ位置との差分を求め、この差分と閾値とを比較して、基板搬送手段により前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断し、基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による基板の受け渡しを禁止している。このため、基板搬送手段に設けられた保持アームにより基板保持具に対して基板の受け渡しを行うときに、保持アームと基板との接触や保持アームと基板保持具との接触を未然に防止することができる。

以下に本発明の縦型熱処理装置の一実施の形態について説明する。図１は前記縦型熱処理装置の内部を示す縦断側面図であり、図２はその概略平面図である。図中２は装置の外装体を構成する筐体であり、この筐体２内には、基板であるウエハＷを収納した収納部であるキャリアＣが装置に対して搬入、搬出されるための搬入搬出領域Ｓ１と、キャリアＣ内のウエハを搬送して後述の熱処理炉内に搬入するための移載領域であるローディングエリアＳ２とが設けられている。搬入搬出領域Ｓ１とローディングエリアＳ２とは隔壁２１により仕切られており、搬入搬出領域Ｓ１は大気雰囲気とされ、ローディングエリアＳ２は不活性ガス雰囲気例えば窒素（Ｎ_２）ガス雰囲気又は清浄乾燥気体（パーティクル及び有機成分が少なく、露点−６０℃以下の空気）雰囲気とされている。

前記搬入搬出領域Ｓ１は、装置の正面側から見て手前側に位置する第１の領域２２と、奥側に位置する第２の領域２３とからなる。第１の領域２２には、例えば２個のキャリアＣを載置するための第１の載置台２４が設けられている。キャリアＣとしては、基板である例えば直径３００ｍｍのウエハＷが複数枚例えば２５枚棚状に所定の配列間隔で配列されて収納され、前面の図示しない取り出し口が蓋体により塞がれた例えば樹脂からなる密閉型のキャリアＣが用いられる。 搬入搬出領域Ｓ１における第２の領域２３には第２の載置台２５が配置されている。また第２の領域２３の上部側にはキャリアＣを保管するキャリア保管部２６が設けられると共に、キャリアＣを第１の載置台２４、第２の載置台２５並びにキャリア保管部２６の間で搬送するキャリア搬送機構２７が設けられている。このキャリア搬送機構２７は、昇降自在に設けられると共に、左右に伸びるガイドレールを備えた昇降部２７ａと、前記ガイドレールにガイドされながら左右に移動する移動部２７ｂと、この移動部２７ｂに設けられ、キャリアＣの上面のフランジ部２０を保持部２７ｄにより保持してキャリアＣを水平方向に搬送する２本のアーム２７ｃとを備えている。

前記隔壁２１には、第２の載置台２５に載置されたキャリアＣが当該隔壁２１に当接したときに、キャリアＣ内とローディングエリアＳ２とを連通する開口部２０が形成されている。また隔壁２１におけるローディングエリアＳ２側には、前記開口部２０を開閉する扉２８が設けられると共に、この扉２８を閉じたままでキャリアＣの蓋体を開閉する蓋開閉機構２９が設けられている。前記扉２８は、キャリアＣの蓋体が開かれた後、図示しない扉開閉機構により蓋開閉機構２９と蓋体とを共にウエハＷの移載の邪魔にならないように例えば上方側又は下方側に退避するように構成される。また隔壁２１の開口部２０における側縁部側には不活性ガス供給管（図示せず）、開口部２０の下端側には排気路（図示せず）が夫々設けられており、これらにより蓋体が開かれたキャリアＣ内に不活性ガス例えば窒素ガスを供給して内部の空気と置換するためのガス置換手段が構成されている。

前記ローディングエリアＳ２には、下端が炉口として開口する縦型の熱処理炉３１が設けられ、この熱処理炉３１の下方側には、多数枚のウエハＷを棚状に所定の配列間隔に配列保持する基板保持具であるウエハボート３がキャップ３２の上に載置されている。キャップ３２は昇降機構３３に支持されており、この昇降機構３３によりウエハボート３が熱処理炉３１に対して搬入あるいは搬出される。またウエハボート３と隔壁２１の開口部２０との間には、基板搬送手段であるウエハ搬送機構４が設けられていて、このウエハ搬送機構４によりウエハボート３と第２の載置台２５上のキャリアＣとの間でウエハの搬送が行われる。

前記ウエハボート３は、図３及び図４に示すように、天板３４と底板３５との間に複数本の支柱３６を備え、これら支柱３６に設けられた保持爪３７にウエハの周縁部を載置すると共に、上下方向に隣接する保持爪３７同士の間にリング部材３８が設けられるように構成されている。このリング部材３８は、例えばウエハＷ上に形成される薄膜における膜厚の面内均一性や、熱処理の面内均一性を向上させるために設けられるものであり、ウエハボート３におけるウエハＷと特定の関係がある特定部位に相当する。このようなリング部材３８は、例えば石英等により構成され、図４に示すように、ウエハＷとその下方側のリング部材３８とを平面的に見ると、ウエハＷの周縁領域とリング部材３８とが重なるように、リング部材３８の外径Ｌ１及び内径Ｌ２が夫々設定されている。また例えば上下方向に隣接する保持爪３７の配列間隔は１０ｍｍ程度、上下方向に隣接するリング部材３８の配列間隔は１０ｍｍ程度に夫々設定されている。

前記ウエハ搬送機構４は、ウエハＷを保持する複数枚例えば５枚の保持アームから構成されるフォーク４１（４１ａ〜４１ｅ）と、これらフォーク４１ａ〜４１ｅを進退自在に支持する搬送基体５とを備えており、この搬送基体５は、モータＭ１よりなる回転機構５１によって鉛直軸回りに回動自在、昇降機構５２により昇降自在、およびキャリアＣの配列方向に沿って左右に伸びるガイドレール５３（図２参照）に沿って左右方向に移動自在に構成されている。前記昇降機構５２は例えば上下方向に延びるガイドレール５４の内部に設けられた図示しない昇降軸をモータＭ２より回転させることによって、搬送基体５をガイドレール５４に沿って昇降させるように構成されており、前記モータＭ２はエンコーダ５５に接続されている。図中５６はエンコーダ５５のパルス数をカウントするカウンタである。

前記フォーク４１は、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、夫々ウエハＷを保持し得るように第１のフォーク４１ａ、第２のフォーク４１ｂ、第３のフォーク４１ｃ、第４のフォーク４１ｄ、第５のフォーク４１ｅの５段構成になっており、これらフォーク４１ａ〜４１ｄは、例えば平面的に見て所定の空間を挟んで進退方向に伸びる２本の腕部４２ａ，４２ｂを備えている。このようなフォーク４１ａ〜４１ｅでは、フォーク４１の腕部４２ａ，４２ｂの先端側の２箇所と、基端側の２箇所に夫々形成された段部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄにウエハの周縁部を載置することにより、ウエハをフォーク４１から僅かに浮上させた状態で保持するようになっている。前記フォーク４１の基端部は、保持部材４４を介して進退機構４５に取り付けられている。

この例では、例えば第３のフォーク４１ｃが単独で搬送基体５に沿って進退自在に構成されると共に、この第３のフォーク４１ｃ以外のフォーク４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４１ｅは４本同時に進退するように構成されている。つまり前記搬送基体５には、第３のフォーク４１ｃを前方側に移動させるための第１の進退機構４５ａと、第３のフォーク４１ｃ以外の４枚のフォーク４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４１ｅを、４枚同時に前方側に移動させるための第２の進退機構４５ｂとが、夫々搬送基体５に沿って前後方向に進退移動自在に設けられている。こうしてウエハ搬送機構４では、第１の進退機構４５ａの単独動によって１枚のウエハＷを搬送する枚葉搬送と、第１及び第２の進退機構４５ａ，４５ｂの共同によって複数枚例えば５枚のウエハＷを同時に搬送する一括搬送との両方を行うことができるように構成されている。

また第３のフォーク４１ｃには特定部位検出部をなす光センサ６が設けられている。この光センサ６は例えば遮光型光センサより構成されており、ウエハボート３に搭載されたウエハＷの有無を検出するためのマッピングセンサを利用することができる。前記光センサ６は水平な光軸Ｌを形成するように第３のフォーク４１ｃの先端に設けられ、例えば腕部４２ａ、４２ｂの一方の内面（この例では腕部４２ａの内面）に発光部６１が取り付けられると共に、腕部４２ａ、４２ｂの他方の内面（この例では腕部４２ｂの内面）における前記発光部６１の光軸Ｌ上に、この発光部６１と対向するように受光部６２が取り付けられている。

ここで第３のフォーク４１ｃとリング部材３８との位置関係について図６を参照して説明すると、第３のフォーク４１ｃをリング部材３８に臨む検査位置に位置させて、搬送基体５をウエハボート３に対して相対的に昇降させるときには、第３のフォーク４１ｃが当該リング部材３８と干渉せず、かつ当該第３のフォーク４１ｃに設けられた光センサ６によって当該フォーク４１ｃの先端近傍に形成される光軸Ｌがリング部材３８の一部を遮る状態で昇降するように構成される。

従って前記搬送基体５をウエハボート３に対して相対的に昇降させると、リング部材３８毎に前記光軸Ｌが遮られる状態となるので、光センサ６によって非受光のデータが検出されたときがリング部材３８を検出したときとなる。一方搬送基体５の高さ位置は常時モニタされ、前記光センサ６からの非受光のデータを検出したときに、前記搬送基体５の高さ位置を読み出すことによって、搬送基体５の高さ位置と前記特定部位であるリング部材３８の高さ位置との対応付けを行い、これを利用して前記リング部材３８の高さ位置を求めるようになっている。そしてこの例ではエンコーダ５５のパルス数をカウンタ５６によりカウントすることにより、前記搬送基体５の高さ位置を読み出しており、これに基づいてウエハボート３における各リング部材３８の高さ位置データが検出されるようになっている。

前記エンコーダ５５が、ウエハボート３に対する搬送基体５の相対的な高さ位置を検出する高さ位置検出部、前記昇降機構５２が、前記エンコーダ５５で検出された高さ位置に基づいて制御される駆動部、前記カウンタ５６が、光センサ６により特定部位であるリング部材３８を検出したときに、前記エンコーダ５５で検出された高さ位置を読み取る読み取り手段に夫々相当する。ここで光センサ６からの非受光のデータの検出値や、このときのエンコーダ５５のパルス数や、カウンタ５６による読みだされたパルス値は後述する制御部７に出力され、制御部７にてウエハボート３における各リング部材３８の高さ位置データとして演算されるようになっている。

続いて前記制御部７について図６を参照して説明する。この制御部７は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵ７１からなるデータ処理部を備えていて、前記プログラムには制御部７から熱処理装置の各部に制御信号を送り、後述の搬送順序を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。また前記コンピュータの画面は表示手段８１をなすものであり、この表示手段８１によって、所定の基板処理や検査処理の選択や、各処理におけるパラメータや、後述する第１の閾値Ａや第２の閾値Ｂの入力操作を行うことができるように構成されると共に、後述する検査結果が表示されるようになっている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部７にインストールされる。

また制御部７には、ウエハボート３のリング部材３８の高さ位置を検査するためウエハボート３の検査プログラム７２や基準データ記憶部７３、取得データ記憶部７４も含まれており、フォーク４１ａ〜４１ｅの昇降機構５２、エンコーダ５５やカウンタ５６、光センサ６、コンピュータの表示手段８１、アラーム発生手段８２にも所定の制御信号が送られるように構成されている。前記基準データ記憶部７３とは、ウエハボート３のリング部材３８の高さ位置が正常であるときの、各リング部材３８の高さ位置データを格納する手段である。また取得データ記憶部７４とは、検査対象のウエハボート３の各リング部材３８の高さ位置データを格納する手段である。

前記検査プログラム７２は、検査時にウエハ搬送機構４の駆動を制御する手段や、差分検出手段や、ウエハボート３に対してウエハ搬送機構４によるウエハＷの受け渡しの仕方を判断する判断手段を備えている。前記差分検出手段とは、前記基準データ記憶部７３に格納された基準データと、前記取得データ記憶部７４に格納された取得データとの差分よりなるずれ量を求める手段である。また判断手段とは、前記差分（ずれ量）と予め設定された閾値Ａ，Ｂとを比較してウエハＷの受け渡しの仕方を判断し、受け渡しを行うときにはウエハ搬送機構４に受け渡し指令を出力する一方、受け渡しを行わないときにウエハ搬送機構４にウエハＷの受け渡しの禁止指令と、所定のアラーム表示指令とを出力する手段である。ここでアラーム表示とは、この例ではアラーム発生手段８２例えばランプの点灯やアラーム音の発生、コンピュータの表示手段８１へのアラーム表示をいう。さらにこの検査プログラム７２には、前記判断手段によりウエハＷの受け渡しを行わないと判断したときに、前記ウエハ搬送機構４へ出力された前記受け渡しの禁止指令に基づいて前記ウエハ搬送機構４を制御し、前記受け渡しを禁止する手段も備えている。

続いてこのような縦型熱処理装置におけるウエハＷの流れについて説明する。先ずウエハボート３では、予めプロセスを行う前、例えば装置のセットアップ時であって、ウエハボート３に対して熱影響がない状態のときに、ウエハボート３の各リング部材３８の高さ位置データを正常時の基準データとして取得しておく（ステップＳ１）と共に、ずれ量を評価するために閾値を設定する（ステップＳ２）。前記閾値としては、５枚のフォーク４１ａ〜４１ｅを用いた五枚葉での一括移載が可能な限界のずれ量である第１の閾値Ａと、前記五枚葉での一括移載はできないが１枚のフォーク４１ｃを用いた一枚葉では移載が可能な限界のずれ量である第２の閾値Ｂとを設定する。この実施の形態では、前記第１の閾値Ａを１．００ｍｍ、第２の閾値Ｂを２．００ｍｍと設定する。

前記基準データの取得は、次のように行われる。例えば搬送基体５を、図４に示すように、第３のフォーク４１ｃがウエハボート３の最下段のリング部材３８ｂの下方側にある位置に移動させ、前記フォーク４１ｃを前記検査位置まで進入する。この検査位置とは、図４及び図６に示すように、搬送基体５を昇降させたときに、フォーク４１ｃがリング部材３８と干渉しないが、フォーク４１ｃ先端に設けられた光センサ６の光軸Ｌがリング部材３８により遮られる位置である。 そして搬送基体５を、第３のフォーク４１ｃがウエハボート３の最上段のリング部材３８ａの上方側にある位置まで徐々に上昇させる。このようにすると、リング部材３８が存在する高さ位置では、光センサ６の光軸Ｌはリング部材３８で遮られるため非受光のデータが取得され、このときのエンコーダ５５のパルス数をカウンタ５６により読み取ることにより、搬送基体５のウエハボート３に対しる相対的な高さ位置が決定され、これを当該リング部材３８の高さ位置の基準データとして取得する。

そして縦型熱処理装置では、クリーンルームの天井部に沿って移動する図示しない自動搬送ロボットによりキャリアＣが第１の載置台２４に載置される。続いてキャリア搬送機構２７により前記キャリアＣが第２の載置台２５に搬送され、このキャリアＣは図示しない機構により隔壁２１の開口部２０に気密に当接される。なおキャリアＣは、一旦キャリア保管部２６に収納された後、第２の載置台２５に搬送される場合もある。

この後蓋開閉機構２９によりキャリアＣから蓋体が取り外され、続いて図示しないガス供給管から不活性ガス例えば窒素ガスがキャリアＣ内に向けて吹き出されて、キャリアＣ内及びキャリアＣと扉２８との間の空間が窒素ガスにより置換される。その後、扉２８、蓋開閉機構２９及び蓋体が例えば上昇して開口部２０から退避し、キャリアＣ内とローディングエリアＳ２とが連通した状態となる。

一方ウエハボート３では、ウエハＷを移載する前、例えば熱処理されたウエハＷをウエハボート３から取り出す前のタイミングや、熱処理されたウエハＷがウエハボート３から取り出され、次に熱処理するウエハＷを当該ウエハボート３に移載する前のタイミングにおいて、基準データの取得時と同様の手法にて、ウエハボート３の対応する各リング部材３８の高さ位置データを取得し、取得データ記憶部７４に格納する（ステップＳ３）。そして判断手段にて、前記基準データと取得データとの差分を演算してずれ量を求め、このずれ量と前記閾値Ａ，Ｂとを比較して、リング部材３８の高さ位置に異常があるか否かを判断する（ステップＳ４）。

ここで図８〜図１０に示すデータを用いて具体的に説明する。例えば図８に示す取得データ１のように、全てのリング部材３８においてずれ量が１．００ｍｍ未満の場合には、ずれ量が第１の閾値Ａを下回っているので、リング部材３８の高さ位置は正常であると判断し、通常の５枚のフォーク４１ａ〜４１ｅにより一括して５枚のウエハＷの移載を行う五枚葉の移載を行うようにウエハ搬送機構４に指令を出力する（ステップＳ５）。この際、ずれ量と第１及び第２の閾値Ａ、Ｂとの比較は、通常の移載では、５枚のフォーク４１ａ〜４１ｅを用いて一括して移載が行われるため、例えば最下段のリング部材３８ｂから５枚セットのリング部材３８毎に行う。但し最上段のリング部材３８ａから５枚セットのリング部材３８毎に行うようにしてもよい。

また図９に示す取得データ２における１段目〜５段目のリング部材３８では、ずれ量が１．００ｍｍ以上２．００ｍｍ未満であり、ずれ量が第１の閾値Ａを超えているが第２の閾値Ｂは下回っているので、１枚のフォーク４１ｃを用いて１枚のウエハＷの移載を行う一枚葉での移載に切り替えて移載を行うようにウエハ搬送機構４に指令を出力する（ステップＳ６）。また６段目〜１０段目のリング部材では、６段目のずれ量のみが第１の閾値Ａ以上第２の閾値Ｂ未満であり、７段目〜１０段目のずれ量は第１の閾値Ａ未満であるが、このように５枚セットのリング部材３８の内１枚でも前記ずれ量が第１の閾値Ａ以上第２の閾値Ｂ未満である場合には、一枚葉での移載に切り替えて移載を行うようにウエハ搬送機構４に指令を出力する（ステップＳ６）。そして９６段目から１００段目のずれ量は第１の閾値Ａ未満であるので、通常の五枚葉での移載を行うようにウエハ搬送機構４に指令を出力する（ステップＳ５）。

図１０に示す取得データ３のように、全てのリング部材３８においてずれ量が２．００ｍｍ以上の場合には、ずれ量が第２の閾値Ｂを超えているので、リング部材３８の高さ位置は異常であると判断し、ウエハＷの移載作業を禁止するようにウエハ搬送機構４に指令を出力すると共に、コンピュータの表示手段８１や、アラーム発生手段８２にアラーム表示を行うように指令を出力する（ステップＳ７）。そして作業者により所定の復旧作業、例えばウエハボート３のリング部材３８の高さ位置が正常な位置になるように調整や、リング部材３８の交換等のメンテナンスを行なう（ステップＳ８）。

このようにして各リング部材３８の高さ位置データの取得を行った後、ウエハＷの移載を行う場合には、ウエハ搬送機構４により、五枚葉又は一枚葉により、キャリアＣ内のウエハＷを順次取り出してウエハボート３に移載し、キャリアＣ内のウエハＷが空になると、上述と逆の動作でキャリアＣの蓋体が閉じられ、第２の載置台２５が後退してキャリアＣが隔壁２１から離れ、キャリア搬送機構２７によりキャリア保管部２６に搬送されて一時的に保管される。一方ウエハボート３に所定枚数のウエハＷが搭載されると、熱処理炉３１に搬入されてウエハＷに対して熱処理例えばＣＶＤ、アニール処理、酸化処理などが行われる。

熱処理が終了した後は、ウエハＷを移載する前に基準データの取得時と同様の手法にて、ウエハボート３における対応する各リング部材３８の高さ位置データを取得し、取得データ記憶部７４に格納する。そして判断手段にて、前記基準データと取得データとの差分を演算してずれ量を求め、このずれ量と閾値とを比較して、リング部材３８の高さ位置に異常があるか否かを判断する。そしてずれ量が第１の閾値Ａ未満である場合には正常であると判断して、通常の五枚葉での移載作業を行ない、ずれ量が第１の閾値Ａ以上第２の閾値Ｂ未満である場合には一枚葉での移載は可能と判断して一枚葉での移載作業を行ない、ずれ量が第２の閾値Ｂ以上である場合には、異常であると判断してウエハＷの移載禁止や既述のアラーム出力を行うように、夫々指令を出力する。こうして移載を行う場合には、ウエハ搬送機構４により、五枚葉又は一枚葉により、ウエハボート３内のウエハＷをキャリアＣ内に戻す作業を行う。以上において、ウエハボート３の正常時のリング部材３８の高さ位置である基準データの取得は、熱影響が全くない状態の時、例えば装置のセットアップ時や、メンテナンス時であってティーチング終了後に行われる。

このような縦型熱処理装置では、熱処理前のウエハＷをウエハボート３に受け渡す前や、熱処理後のウエハＷをウエハボート３から受け取る前に、ウエハボート３のリング部材３８の高さ位置が正常であるか否かについて検査を行い、正常時の高さ位置とのずれ量が第２の閾値Ｂ以上であるときには異常があると判断し、ウエハ搬送機構４によるウエハＷの受け渡しを行わず、リング部材３８の調整を行なった後、前記受け渡し作業を行うようにしている。このため、熱影響による熱変形量が大きくなったウエハボート３に対してはウエハＷの受け渡しを行わないので、フォーク４１ａ〜４１ｅとウエハＷとの接触や、フォーク４１ａ〜４１ｅとリング部材３８との接触を未然に防止できる。このため前記接触が原因となるウエハＷの傷の発生や、パーティクルの発生を防ぐことができ、製品の歩留まりの低下が抑えられる上、ウエハボート３の損傷も防ぐことができる。

このように本発明を用いることにより、ウエハボート３の熱影響による変形という避けられない経時変化に基づくトラベルを未然に防ぐことができるが、ウエハＷは、極めて小さな傷やパーティクルが付着しただけでも製品として出荷できないため、フォーク４１ａ〜４１ｅとウエハＷとの接触を防止することは、歩留まりの低下を抑えるために有効である。

また既述のようにフォーク４１ａ〜４１ｅとウエハＷとの接触や、フォーク４１ａ〜４１ｅとリング部材３８との接触を未然に防止できるので、予め行われるティーチング作業の精度をそれ程高くしなくてもよく、このため装置構成やプログラム等を簡易化することができる。さらに本発明は、既述のようにウエハボート３の熱影響による経時変化を把握すると捉えることができ、正常時の基準データと取得データの差異がある程度大きくなってきたときに、ウエハボート３やリング部材３８の交換を行うようにする等、部材の交換の目安として利用することもできる。

さらにまたウエハボート３のリング部材３８の高さ位置と正常時の高さ位置とのずれ量が第１の閾値Ａ以上第２の閾値Ｂ未満であるときには五枚葉での受け渡し作業はできないものの、一枚葉での受け渡し作業は行うことができると判断し、一枚葉による移載作業を行うようにしている。従って前記リング部材３８の高さ位置に異常がある場合であっても、その程度が小さい場合にはウエハＷの受け渡し作業を継続することができるので、装置の停止が抑えられ、装置稼働率の低下を防止することができる。

さらにリング部材３８の高さ位置が正常であるか否かの検査は、第３のフォーク４１ｃに光センサ６を取り付け、搬送基体５をウエハボート３に対して相対的に昇降させることによって、各々のリング部材３８について光センサ６からのデータを取得し、こうして各々のリング部材３８の高さ位置が正常であるか否かを判断しているので、検査に要する作業が容易であり、また短時間で精度良く検査を行なうことができる。特定部位検査手段としてマッピングセンサを利用する場合には、新たなセンサを用意する必要がなく、装置構成やコスト面から有効である。

以上において本発明では、ウエハボート３のリング部材３８の高さ位置について、熱処理の温度や処理時間、熱処理後のウエハボート３の冷却時間等のパラメータと共に累積データを確保しておき、この累積データに基づいてトラブルの将来の予測を行うようにしてもよい。つまり、所定の熱処理温度及び熱処理時間、ウエハボート３の冷却時間の下で、当該ウエハボート３を用いて後何回処理を行えば、リング部材３８やウエハとフォーク４１とが接触するかを予測して、表示するようにしてもよい。

また特定部位検出部により検出する特定部位としては、リング部材３８の他、ウエハＷが保持される保持爪であってもよいし、支柱に設けられた溝部に直接ウエハＷが保持される構成の場合においては、当該溝部でもよい。このような保持爪や溝部の高さ位置を光センサ６にて検出する場合には、保持爪や溝部にウエハＷを保持させ、光センサ６の光軸を前記ウエハＷに遮るように搬送基体５を昇降させ、このときの非受光のデータに基づいて前記保持爪や溝部の高さ位置を検出するようにしてもよい。また特定部位検出部によりウエハボート３の各段に搭載されるウエハＷを検出するようにしてもよい。

ここで特定部位検出部は、第３のフォーク４１ｃ以外のフォーク４１ａ，ｂ，ｄ，ｅに設けるようにしてもよいし、搬送基体５等ウエハ搬送機構４のいずれかに設けるようにしてもよい。さらに特定部位検出部としては、反射型光センサを用いるようにしてもよい。この場合では、発光部からの光がリング部材３８や保持爪や溝部に保持されたウエハの側周面により反射され、この反射光が受光部に受光されたときのデータに基づいて前記リング部材３８や保持爪、溝部等の高さ位置が検出される。また特定部位検出部としては光センサ以外にカメラや位置センサ等を用いることができる。

さらにまた高さ位置検出部は、搬送基体５のみならずフォーク４１ａ〜４１ｅ等のウエハ搬送機構４のある部位におけるウエハボート３に対する相対的な高さ位置を検出するようにしてもよい。また高さ位置検出部は、モータＭ２の回転数を検出することにより、ウエハボート３に対するウエハ搬送機構４の相対的な高さ位置を検出するものであってもよい。さらに高さ位置検出部としてリニアスケールを用い、読み取り手段としてこのリニアスケールの目盛を読み取ってカウントする構成を用いてもよい。さらに特定部位の高さ位置の検出の際にはウエハ搬送機構４側ではなく、ウエハボート３側を昇降させるようにしてもよい。

さらに本発明では、複数枚の保持アームによる一括搬送のみを行う基板搬送手段にも適用でき、この場合には閾値を１つ設定しておき、前記基準データと取得データとのずれ量がこの閾値未満であれば、前記保持アームの一括搬送によるウエハＷの受け渡し作業を行い、前記ずれ量が前記閾値を超えたときには、当該保持アームによるウエハＷの受け渡し作業を禁止するように制御される。また保持アームが１枚である基板搬送手段に対しても適用できる。
さらに上述の例では、正常時におけるウエハボート３のｎ段目の特定部材（この例ではリング部材）の高さをＡｎ、熱処理後のウエハボート３のｎ段目の特定部材の高さをＢｎとすると、｜Ａｎ−Ｂｎ｜よりなる差分を求め、これを閾値と比較しているが、｜（Ａｎ−Ａ（ｎ−1））−（Ｂｎ−Ｂ（ｎ−1））｜よりなる差分を求め、これを閾値と比較して熱変形量を評価するようにしてもよい。

本発明にかかる熱処理装置の一実施の形態を示す断面図である。 前記熱処理装置を示す平面図である。 前記熱処理装置に設けられるウエハ搬送機構とキャリアとウエハボートとを示す概略斜視図である。 前記ウエハ搬送機構とウエハボートとを示す側面図である。 前記ウエハ搬送機構を示す平面図と側面図である。 前記ウエハ搬送機構と制御部とを示す構成図である。 ウエハボートの検査工程を説明するためのフローチャートである。 ウエハボートにおけるリング部材の高さ位置の取得データ１を示す特性図である。 ウエハボートにおけるリング部材の高さ位置の取得データ２を示す特性図である。 ウエハボートにおけるリング部材の高さ位置の取得データ３を示す特性図である。 従来の移載装置とウエハボートとを示す概略斜視図である。 従来の移載装置とウエハボートとを示す側面図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
Ｃ キャリア
３ ウエボート
４ ウエハ搬送機構
４１ フォーク
５ 搬送基体
５１ 回転機構
５２ 昇降機構
５５ エンコーダ
６ 光センサ
６１ 発光部
６２ 受光部
７ 制御部
７２ 検査プログラム
７３ 基準データ記憶部
７４ 取得データ記憶部
８１ 表示手段
８２ アラーム発生手段

Claims (11)

1. 搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において、
   前記基板保持具に対する前記基板搬送手段の相対的な高さ位置を検出する高さ位置検出部と、
   この高さ位置検出部で検出された高さ位置に基づいて制御され、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させる駆動部と、
   前記基板搬送手段に設けられ、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させたときに、当該基板保持具の各段に搭載される基板、又は各基板に対して夫々特定の関係がある特定部位を各々検出するための特定部位検出部と、
   この特定部位検出部が前記特定部位を検出したときに、前記高さ位置検出部で検出された高さ位置を読み取る手段と、
   前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める差分検出手段と、
   この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する判断手段と、
   この判断手段により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する手段とを備えたことを特徴とする縦型熱処理装置。
2. 前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行なうように構成され、
   前記判断手段は 前記差分を第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値と比較し、前記差分が前記第１の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第１の閾値以上第２の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第２の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断することを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
3. 前記特定部位検出部は発光部及び受光部からなり、基板保持具の各段に搭載される複数の基板の有無を検出するためのマッピングセンサを利用していることを特徴とする請求項１又は２記載の縦型熱処理装置。
4. 前記基板保持具は、当該基板保持具に搭載された上下に隣接する基板同士の間にリング部材を備えており、前記特定部位は前記リング部材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
5. 前記縦型熱処理装置の運転時は、熱処理された基板を基板保持具から取り出す前のタイミングであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
6. 前記縦型熱処理装置の運転時は、熱処理された基板が基板保持具から取り出され、次に熱処理する基板を当該基板保持具に移載する前のタイミングであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
7. 前記差分検出手段は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、
   前記判断手段はこの差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の熱処理装置。
8. 搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において行われる熱処理方法において、
   前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板保持具の各段に搭載される基板、又は各基板に対して夫々特定の関係がある特定部位の各々の高さ位置を正常時の高さ位置として取得する工程と、
   前記縦型熱処理装置の運転時に、対応する各基板又は各特定部位の高さ位置を取得する工程と、
   前記正常時の各基板又は各特定部位の高さ位置と、取得した各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める工程と、
   この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて、前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する工程と、
   前記工程により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
9. 前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行ない、
   前記判断する工程は、前記差分を第１の閾値と、この第１の閾値よりも大きい第２の閾値と比較し、前記差分が前記第１の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第１の閾値以上第２の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第２の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断することを特徴とする請求項８記載の熱処理方法。
10. 前記差分を求める工程は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、
    前記判断する工程は、この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断することを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理方法。
11. 複数の基板が棚状に保持される基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１０のいずれか一つ記載の熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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